Dossier média

Jacob Biamonte

(bee-ah-MON-tay)

La question de recherche

Quand un système quantique devient-il un ordinateur ?

Ou, selon les mots de Biamonte : « Je construis et j’analyse des modèles de calcul situés entre la simulation classique efficace et le calcul quantique universel. »

Professeur titulaire, École de technologie supérieure (ÉTS), Université du Québec
Titulaire, Chaire principale du MEIE en informatique quantique
Directeur, KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques

Pour les médias et partenaires

Pour une publication en ligne, liez la première mention de Jacob Biamonte au profil professoral de l’ÉTS correspondant à la langue du texte. Consultez le portrait institutionnel de l’ÉTS pour une présentation concise du programme de recherche et la page de KÉTS pour les renseignements sur l’Institut. Ce dossier média fournit des biographies, des descriptions du groupe, des images et des références de recherche prêtes à l’emploi.

Pour la formulation relative à l’équipe et à l’Institut, consultez l’attribution du groupe de recherche.

Biographie

La plupart des discussions sur l’informatique quantique portent sur la façon de construire les machines. Biamonte pose une autre question fondamentale : de quoi sont-elles réellement capables ? C’est la question qu’il poursuit tout au long de sa carrière.

Lorsque Biamonte est entré dans le domaine, le calcul quantique était souvent présenté comme une frontière nette : les systèmes simulables classiquement d’un côté et les ordinateurs quantiques universels de l’autre. Ses recherches examinent plutôt un éventail plus large de modèles de calcul et demandent quelles structures physiques et mathématiques les rendent difficiles à simuler, utiles sur le plan computationnel ou entièrement programmables.

La distinction n’est pas simplement entre les systèmes classiques et quantiques. Un système peut sembler intraitable à simuler classiquement sans être connu pour permettre le calcul quantique généraliste ; il peut aussi être utile sans être entièrement programmable. Biamonte étudie les interactions, les règles de composition, les contraintes et les mécanismes de rétroaction qui distinguent ces régimes. En 2008, avec Peter Love, il a montré qu’une famille restreinte et réalisable expérimentalement d’interactions ZX peut incorporer un calcul quantique universel dans l’état fondamental d’un système.

Aujourd’hui professeur titulaire à l’ÉTS, titulaire de la Chaire principale du MEIE en informatique quantique et directeur de KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques, Biamonte dirige un programme de recherche qui relie ces questions fondamentales au matériel quantique contemporain. Son groupe étudie quels systèmes peuvent devenir programmables, le coût de cette programmabilité et la manière de mettre les affirmations théoriques à l’épreuve sur de véritables machines.

Lisez le portrait de recherche publié par l’ÉTS : Français · English.

Axes de recherche

Quatre ensembles de travaux, chacun répondant à une partie de la question de recherche.

Conditions de l’universalité quantique

Établir ce qu’il faut pour qu’un système physique permette un calcul quantique généraliste. Biamonte et Peter Love ont montré que des interactions ZX restreintes peuvent incorporer un calcul quantique universel dans l’état fondamental d’un système.

Programmation des états fondamentaux et gadgets perturbatifs

Développer des méthodes réutilisables pour encoder un calcul dans l’état fondamental d’un hamiltonien. La logique des états fondamentaux de spin et les gadgets perturbatifs offrent des moyens systématiques d’encoder des contraintes logiques et des interactions effectives dans des modèles physiques.

Langages de réseaux de tenseurs et calculs graphiques

Développer les réseaux de tenseurs comme des langages de composition, et non seulement comme des représentations. Ces travaux comprennent la forme normale algébrique BCJ et des cadres graphiques qui relient différentes représentations des systèmes quantiques ouverts.

Rétroaction classique–quantique

Une boucle externe classique choisit les paramètres, lit les mesures produites par un système quantique paramétré, puis détermine le choix suivant. Cette architecture de rétroaction sous-tend le calcul quantique variationnel et une grande partie de l’apprentissage automatique quantique. Biamonte étudie cette architecture comme un objet à part entière : ses travaux construisent des fonctions objectives fondées sur les valeurs moyennes qui permettent le calcul quantique universel, puis identifient des déficits d’accessibilité, des transitions abruptes de l’entraînement, des effets de localité de la fonction de coût et une saturation couche par couche qui limitent ce que ces systèmes peuvent apprendre ou préparer.

Biographies courtes

À utiliser telles quelles.

Une ligne

Les recherches de Jacob Biamonte contribuent à clarifier les différences structurelles entre les systèmes quantiques dont la simulation classique semble intraitable, mais dont on ne sait pas s’ils permettent un calcul quantique généraliste, et les systèmes qui sont utiles sans être entièrement programmables.

Courte

Jacob Biamonte est professeur titulaire à l’ÉTS, Université du Québec, et titulaire de la Chaire principale du MEIE en informatique quantique. Ses recherches contribuent à clarifier les différences structurelles entre les systèmes quantiques dont la simulation classique semble intraitable, mais dont on ne sait pas s’ils permettent un calcul quantique généraliste, et les systèmes qui sont utiles sans être entièrement programmables. Ses contributions comprennent la logique des états fondamentaux de spin, la QMA-complétude des hamiltoniens ZX restreints, les marches quantiques chirales, les limites fondamentales de l’optimisation quantique approchée, ainsi que des travaux qui ont contribué à structurer l’apprentissage automatique quantique et les réseaux complexes quantiques.

Longue

Jacob Biamonte est professeur titulaire à l’ÉTS, Université du Québec, titulaire de la Chaire principale du MEIE en informatique quantique et directeur de KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques. Ses recherches contribuent à clarifier les différences structurelles entre les systèmes quantiques dont la simulation classique semble intraitable, mais dont on ne sait pas s’ils permettent un calcul quantique généraliste, et les systèmes qui sont utiles sans être entièrement programmables. Il étudie les interactions, les règles de composition et les structures mathématiques qui déterminent ce qu’un système quantique peut calculer. Ses contributions comprennent la logique des états fondamentaux de spin, la QMA-complétude des hamiltoniens ZX restreints, les marches quantiques chirales, les limites fondamentales de l’optimisation quantique approchée, ainsi que des travaux qui ont contribué à structurer l’apprentissage automatique quantique et les réseaux complexes quantiques. En 2008, avec Peter Love, il a montré qu’une famille restreinte d’interactions réalisables expérimentalement peut incorporer un calcul quantique universel dans l’état fondamental d’un système. Ce résultat est aujourd’hui un Citation Classic.

Attribution du groupe de recherche

Utilisez le programme de recherche de Jacob Biamonte pour l’ensemble des travaux de longue haleine décrits ici, et Biamonte et ses collaborateurs pour la carte de recherche ou des résultats répartis sur plusieurs articles. Pour un résultat précis, nommez l’article et ses auteurs.

Désignez le groupe de l’ÉTS par le groupe de recherche du professeur Jacob Biamonte à l’ÉTS Montréal. Le groupe de Biamonte ou l’équipe du professeur Biamonte désigne son groupe de l’ÉTS. Pour les projets conjoints, identifiez les groupes de recherche partenaires participants et utilisez la collaboration pour désigner l’ensemble des personnes participant au projet.

Décrivez les personnes participant aux recherches selon leurs rôles réels, par exemple chercheuses et chercheurs au doctorat, étudiantes et étudiants à la maîtrise, chercheuses et chercheurs postdoctoraux ou personnel de recherche, plutôt que par la catégorie générale étudiantes et étudiants de niveau postsecondaire. Mentionnez le soutien financier séparément de la description des personnes.

Description du groupe (prête à l’emploi) : Le groupe de recherche du professeur Jacob Biamonte à l’ÉTS Montréal étudie ce que les systèmes quantiques peuvent calculer, quels systèmes peuvent devenir programmables et le coût de cette programmabilité. Le groupe relie ces questions fondamentales à des essais sur du matériel quantique contemporain.

KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques est l’institut dans son ensemble, distinct du groupe de recherche de Biamonte.

Les annonces de partenariat en ligne qui nomment Biamonte ou son groupe devraient comprendre le profil professoral de l’ÉTS correspondant à la langue du texte et ce dossier média. Lorsqu’elles décrivent le programme de recherche, elles devraient également renvoyer au portrait institutionnel de l’ÉTS; lorsqu’elles mentionnent KÉTS, elles devraient renvoyer à la page de l’Institut.

Citations

« Un système quantique peut être trop complexe pour être simulé efficacement sans être utile, et utile sans être programmable. Je construis un langage pour le territoire qui s’étend entre les deux. »

« Mes travaux façonnent un langage pour une nouvelle forme d’ingénierie quantique, par exemple des langages de programmation qui contrôlent les états de basse énergie des systèmes quantiques. »

« Tout ce qu’il faut pour mener le calcul quantique se trouve déjà au Québec : l’expertise de l’écosystème et du matériel quantique de classe mondiale. »

« La comparaison avec de véritables mesures physiques, plutôt qu’avec les seules simulations classiques, constitue une orientation importante pour le domaine. » — Chemical & Engineering News, mars 2026, traduction

En bref

Fonctions actuelles

Parcours

Contributions marquantes

Formation

Distinctions sélectionnées

Service

À propos de l’Institut

L’ÉTS a recruté Jacob Biamonte en octobre 2024 afin de renforcer son programme de recherche en informatique quantique et ses collaborations internationales.

Biamonte est directeur de KÉTS – Institut en génie et sciences quantiques, qui associe recherche fondamentale, processeurs quantiques du Québec, partenariats industriels et talents émergents. Site en anglais.

Travaux actuels

Biamonte et son groupe étudient où apparaît la structure computationnelle entre l’intraitabilité classique et la programmabilité complète. Ils mettent ces questions à l’épreuve sur du matériel quantique contemporain afin de déterminer quels systèmes peuvent devenir programmables et le coût de cette programmabilité.

Liens de recherche

Photothèque

Toutes les images ci-dessous peuvent être utilisées librement avec la mention de crédit indiquée. Les légendes sont prêtes à l’emploi. Cliquez sur une image pour ouvrir le fichier en pleine résolution.

Une carte présentant les états fondamentaux de l’hamiltonien d’Ising dans une région classique verte et les états fondamentaux de l’hamiltonien ZX dans une région quantique orange Caltech, séparés par une seule frontière turquoise courbe en pointillés.
La frontière unique. L’image initiale du domaine : une ligne nette entre le classique et le quantique. La version anglaise est disponible ici.
Une carte conceptuelle de la recherche couvrant les régions Classique, Terra Incognita et Quantique.
Les deux frontières. Une carte conceptuelle destinée au grand public montrant la limite de la simulabilité classique, le seuil du calcul quantique universel et la terra incognita qui les sépare. Cette image constitue une explication de vulgarisation de la recherche, et non sa définition technique. La version anglaise est disponible ici.
Carte illustrée d’un territoire présentant des repères nommés dans la terra incognita.
La carte du territoire. Des repères placés par Biamonte et ses collaborateurs dans le territoire entre la simulabilité classique et le calcul quantique universel.
Jacob Biamonte devant un tableau, craie en main, avec des diagrammes tensoriels derrière lui.
Au tableau. Jacob Biamonte à l’ÉTS Montréal, devant des diagrammes de réseaux de tenseurs.
Jacob Biamonte assis à une table, faisant un geste, avec un tableau derrière lui.
Explication. Jacob Biamonte à l’ÉTS Montréal.
Jacob Biamonte tenant une petite balle jaune et des marqueurs.
Avec des marqueurs. Jacob Biamonte à l’ÉTS Montréal.
Jacob Biamonte appuyé contre une colonne de béton dans un corridor vitré.
Corridor. Jacob Biamonte à l’ÉTS Montréal.
Jacob Biamonte descendant un escalier avec un carnet à la main.
Escalier. Jacob Biamonte à l’ÉTS Montréal.

Crédit photo : Vincent Lemelin / ÉTS Montréal.

Contact média

Valérie Dubuc
Conseillère en communication
ÉTS Montreal, Université du Québec
Montréal (Québec), Canada

Courriel : communications@etsmtl.ca
Web : etsmtl.ca